una compañía de CDM Smith Inc.
REALIZAR EL DISEÑO A NIVEL DE INGENIERÍA DE DETALLE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE “CANOAS“ EN LOS COMPONENTES ASOCIADOS AL SISTEMA DE TRATAMIENTO PRIMARIO CON ASISTENCIA QUÍMICA
Contrato No. 1-02-25500-0690-2011
Versión: 1
Fecha: 7/ 11 / 2014
Producto 6.
Noviembre 2014
Informe de alternativa viable
Registro PR-01-005
CONTROL DE REVISIONES
TITULO DEL DOCUMENTO:
Informe Producto No.6 “Informe de alternativa viable” CLIENTE:
ACUEDUCTO DE BOGOTA
PROYECTO: PTAR CANOAS
No. 89244
PROPUESTA:
No.
DESCRIPCION DE REVISIONES. VERSION DESCRIPCION Y/O ESTADO FECHA DE
APROBACION OBSERVACIONES
0 Informe Producto No. 6 “Informe de alternativa viable”, Versión 0
27-06-2014
1 Informe Producto No. 6 “Informe de alternativa viable”, Versión 1
07-11-2014 Incluye las modificaciones resultantes de la respuesta a las observaciones y comentarios de la Interventoría, realizados directamente en el informe de la versión 0 y en el oficio PT- CAN-114-14 del 19 de julio de 2014. Incluye también cambios en los costos de las alternativas, como resultado de la actualización de costos de equipos para el proceso de digestión con ayuda de THP.
DESCRIPCIÓN DE ANEXOS. Anexo 1. Planos. Anexo 2. Presentación en PowerPoint de la alternativa viable. CONTROL DE REVISION Y APROBACION.
REVISADO POR: (AREA/CARGO/FIRMA)
Solomon Abel Asistente Co-director Nacional
Consorcio CDM Smith - INGESAM
APROBADO POR: (AREA/CARGO/FIRMA)
Robert Gaudes DirectorInternacionaldelaConsultoría
Consorcio CDM Smith - INGESAM
©2014 CDM SMITH. TODOS LOSDERECHOSRESERVADOS, REUTILIZACIÓNDEDOCUMENTOS:DOCUMENTOS Y DISEÑOS SUMINISTRADOS POR EL SERVICIO PROFESIONAL, INCORPORADOSEN ESTE DOCUMENTO, SON PROPIEDAD DE CDM SMITH Y EAB, NO SERÁN UTILIZADOS, NITOTALNIPARCIALMENTE,PARACUALQUIEROTROPROYECTOSINAUTORIZACIÓNESCRITADECDMSMITHY/OEAB.
PRODUCTO6.INFORMEDEALTERNATIVAVIABLE
APROBACIÓNDELINFORME
RobertGaudes
DirectorInternacionaldelaConsultoríaConsorcioCDMSmith‐INGESAM
FernandoSilvaDirectordelaInterventoríaUniónTemporalCanoas
ReinaldoPulidoSupervisordelContratodeConsultoríaNº1‐02‐25500‐0690‐2011
EmpresadeAcueducto,AlcantarilladoyAseodeBogotá
EMPRESADEACUEDUCTO,ALCANTARILLADOYASEODEBOGOTÁE.S.P.
CONTRATONo.1‐02‐25500‐0690‐2011REALIZARELDISEÑOANIVELDEINGENIERÍADEDETALLEDELAPLANTADETRATAMIENTODE
AGUASRESIDUALESDE“CANOAS”ENLOSCOMPONENTESASOCIADOSALSISTEMADETRATAMIENTOPRIMARIOCONASISTENCIAQUÍMICA
PRODUCTONo.6
INFORMEDEALTERNATIVAVIABLEVersión01
Preparadopor:CONSORCIOCDMSmith‐INGESAMSASNoviembrede2014
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PTAR Canoas P6 v01
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Tabla de contenido
INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................... 1-1 SECCIÓN 1
ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS PARA EL TRATAMIENTO ............................. 2-1 SECCIÓN 2
2.1 OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO ............................................................................................................................................. 2-1
2.2 CAUDALES Y CARGAS DE DISEÑO .......................................................................................................................................... 2-1
2.3 ETAPA 1. IDENTIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS CANDIDATAS ............................................................................................. 2-2
2.4 ETAPA 2. EVALUACIÓN PRELIMINAR DE TECNOLOGÍAS ................................................................................................... 2-4
2.5 ETAPA 3. EVALUACIÓN FINAL DE TECNOLOGÍAS ............................................................................................................... 2-5
2.6 TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO SELECCIONADAS PARA LA PTAR CANOAS ............................................................... 2-8
SISTEMA DE TRATAMIENTO SELECCIONADO ................................................................................ 3-1 SECCIÓN 3
3.1 FASE I ....................................................................................................................................................................................... 3-1
3.1.1 Línea de agua ...................................................................................................................................................................... 3-1
3.1.2 Línea de lodos ...................................................................................................................................................................... 3-5
3.2 FASE II ...................................................................................................................................................................................... 3-8
3.2.1 Línea de agua ...................................................................................................................................................................... 3-8
3.2.2 Línea de lodos .................................................................................................................................................................... 3-12
3.3 FASE III ................................................................................................................................................................................. 3-12
3.3.1 Línea de agua .................................................................................................................................................................... 3-13
3.3.2 Línea de lodos .................................................................................................................................................................... 3-14
3.4 CONTROL DE OLORES .......................................................................................................................................................... 3-14
3.5 SISTEMA DE COGENERACIÓN .............................................................................................................................................. 3-15
ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE LAYOUT Y RECOMENDACIÓN .............................................. 4-1 SECCIÓN 4
4.1 DESCRIPCIÓN DE LAS ALTERNATIVAS .................................................................................................................................. 4-1
4.2 EVALUACIÓN TÉCNICO-ECONÓMICA DE ALTERNATIVAS DE LAYOUT .............................................................................. 4-5
COSTOS DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA .............................................................................. 5-1 SECCIÓN 5
5.1 COSTOS DE INVERSIÓN ........................................................................................................................................................... 5-1
5.2 COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ....................................................................................................................... 5-2
CONCLUSIONES RELEVANTES DEL ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS .......................................... 6-1 SECCIÓN 6
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................... 7-1 SECCIÓN 7
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PTAR Canoas P6 v01
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Lista de tablas
Tabla 2-1 Límites del efluente exigidos para la PTAR Canoas ........................................................................................... 2-1
Tabla 2-2 Caudales propuestos para el diseño de la PTAR Canoas ................................................................................ 2-2
Tabla 2-3 Cargas propuestas para el diseño de la PTAR Canoas ...................................................................................... 2-2
Tabla 2-4 Tecnologías seleccionadas para llevar a la primera etapa del análisis de alternativas de
tratamiento ............................................................................................................................................................................................... 2-3
Tabla 2-5 Tecnologías seleccionadas en la evaluación preliminar .................................................................................. 2-4
Tabla 2-6 Tecnologías comunes a todas las alternativas de sistemas de tratamiento ............................................ 2-6
Tabla 2-7 Tecnologías de tratamiento seleccionadas para la PTAR Canoas ................................................................ 2-8
Tabla 3-1 Características del cribado medio .............................................................................................................................. 3-1
Tabla 3-2 Características del cribado fino................................................................................................................................... 3-1
Tabla 3-3 Características de las unidades de desarenación aireada ............................................................................... 3-3
Tabla 3-4 Características de las unidades de mezcla rápida mecánica .......................................................................... 3-4
Tabla 3-5 Características de los tanques de sedimentación primaria ............................................................................ 3-5
Tabla 3-6 Características de los hidrociclones para desarenación del lodo crudo ................................................... 3-5
Tabla 3-7 Características de espesadores de lodo primario a gravedad ....................................................................... 3-5
Tabla 3-8 Características de las unidades para cribado de lodos ..................................................................................... 3-6
Tabla 3-9 Características de unidades centrífugas para pre-deshidratación del lodo ............................................ 3-6
Tabla 3-10 Características del THP para la Fase I ................................................................................................................... 3-7
Tabla 3-11 Características de la digestión anaeróbica mesofílica para la Fase I ....................................................... 3-7
Tabla 3-12 Características de las unidades de deshidratación de lodos ....................................................................... 3-8
Tabla 3-13 Características de los tanques de aireación para la Fase II del tratamiento ...................................... 3-10
Tabla 3-14 Características de los sedimentadores secundarios ..................................................................................... 3-10
Tabla 3-15 Características del tanque de cloración .............................................................................................................. 3-11
Tabla 3-16 Características de las unidades de espesamiento de lodo secundario ................................................. 3-12
Tabla 3-17 Características de los tanques de aireación para la Fase III ...................................................................... 3-13
Tabla 3-18 Características de los biofiltros para control de olores - línea de agua ................................................ 3-14
Tabla 3-19 Características de los biofiltros para control de olores - línea de lodos .............................................. 3-15
Tabla 3-20 Producción de energía. Cogeneración para las Fases I y II ........................................................................ 3-15
Tabla 4-1 Criterios de evaluación para ADCM .......................................................................................................................... 4-5
Tabla 4-2 Resultados criterios de evaluación ADCM.............................................................................................................. 4-5
Tabla 5-1 Resumen de costos de inversión para la alternativa seleccionada ............................................................. 5-1
Tabla 5-2 Costo de inversión incluyendo AIU, diseños e interventoría, alternativa seleccionada .................... 5-2
Tabla 5-3 Resumen de costos de operación y mantenimiento por fase de tratamiento para la alternativa
seleccionada ............................................................................................................................................................................................. 5-2
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Lista de figuras
Figura 3-1 Diagrama de flujo del sistema de tratamiento de la PTAR Canoas para la Fase I ............................... 3-2
Figura 3-2. Esquema de configuración del desarenador aireado ...................................................................................... 3-3
Figura 3-3 Esquema de un sedimentador primario convencional ................................................................................... 3-4
Figura 3-4 Diagrama de flujo del sistema de tratamiento de la PTAR Canoas para las Fases II y III ................ 3-9
Figura 3-5 Esquema de un tanque de aireación para la Fase II del tratamiento ..................................................... 3-10
Figura 3-6 Esquema del tanque de cloración .......................................................................................................................... 3-11
Figura 3-7 Esquema del tanque de aireación para la Fase III .......................................................................................... 3-13
Figura 4-1 Alternativa 1 de layout en el terreno de Canoas ................................................................................................ 4-2
Figura 4-2 Alternativa 2 de layout en el terreno de Canoas ................................................................................................ 4-4
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Lista de anexos
Anexo 1. Planos
Anexo 2. Presentación PowerPoint – Alternativa viable
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Siglas y abreviaturas
ADCM Análisis de decisión de criterio múltiple
CAH Cambios de aire por hora
CTDI Condiciones y términos de la invitación
DBO Demanda bioquímica de oxígeno
DBOC Demanda bioquímica de oxigeno carbonácea, DBO5
EAB Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá
DQO Demanda química de oxígeno
EEARC Estación elevadora de aguas residuales Canoas
ITB Interceptor Tunjuelo bajo
ITC Interceptor Tunjuelo – Canoas
MOP 8 Manual of Practice No. 8 de WEF 2010
MLSS Sólidos suspendidos en el licor mixto
OAF Organismos acumuladores de fósforo
O&M Operación y mantenimiento
POT Plan de ordenamiento territorial
PTAR Planta de tratamiento de aguas residuales
RAS Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico
SST Sólidos suspendidos totales
SSV Sólidos suspendidos volátiles
TKN Nitrógeno total Kjeldahl
TPQA Tratamiento primario químicamente asistido
TPC Tratamiento primario convencional
1-1 PTAR Canoas P6 v01
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Sección 1
Introducción
En las Condiciones y Términos de la Invitación (CTDI) para realizar el diseño a nivel de ingeniería de
detalle de la planta de tratamiento de aguas residuales Canoas (PTAR Canoas), en los componentes
asociados al sistema de tratamiento primario con asistencia química, la Empresa de Acueducto,
Alcantarillado y Aseo de Bogotá (EAB) definió la ejecución de trece (13) productos, los cuales se
reúnen en dos grupos: análisis de alternativas (Productos 1 a 6) y diseño de detalle (Productos 7 a 13).
El análisis de alternativas comprende los siguientes alcances generales:
Producto 1. Recopilación y análisis de la información existente
Producto 2. Estudios preliminares de campo
Producto 3. Diseño conceptual
Producto 4. Costos de inversión, operación y mantenimiento para cada alternativa
Producto 5. Dimensionamiento de alternativas
Producto 6. Alternativa viable
Los primeros cinco productos fueron preparados por esta consultoría y sometidos a consideración de
la Interventoría y la EAB, de acuerdo con el programa de trabajo y metodología acordado para cada
uno de ellos. Los resultados detallados están consignados en los informes que soportan cada producto,
los cuales están en poder de la Interventoría y la EAB.
El presente documento corresponde al informe del Producto 6, cuyo alcance comprende un resumen
ejecutivo con la propuesta sustentada de la alternativa más conveniente para los intereses de la EAB,
en lo que respecta a las tecnologías de tratamiento y a la configuración espacial o layout de la PTAR. El
informe está organizado en cinco secciones, con el siguiente contenido:
Sección 1. Introducción
Sección 2. Análisis de alternativas tecnológicas de tratamiento
Sección 3. Sistema de tratamiento seleccionado
Sección 4. Análisis de alternativas de layout y recomendación
Sección 5. Costos de inversión, operación y mantenimiento de la alternativa recomendada
Sección 6. Conclusiones relevantes
Adicionalmente, el informe incluye dos anexos:
Anexo 1. Planos con los diagramas de procesos y layout de la alternativa viable
Anexo 2. Presentación en PowerPoint de la alternativa viable
2-1 PTAR Canoas P6 v01
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Sección 2
Análisis de alternativas tecnológicas para el
tratamiento
El consorcio CDM Smith - INGESAM seleccionó y recomendó el sistema de tratamiento para la PTAR
Canoas, a partir de un análisis de alternativas tecnológicas para las distintas operaciones y procesos
unitarios. El análisis de alternativas se realizó en tres etapas: inicialmente, se identificó un conjunto de
tecnologías probadas en sistemas de tratamiento de características similares, con las cuales se
conformó una lista larga de opciones tecnológicas factibles por proceso; a continuación, se realizó una
evaluación cualitativa preliminar del conjunto de tecnologías, para seleccionar una lista corta de al
menos dos tecnologías por proceso; por último, se realizó una evaluación final de tipo cualitativo y
cuantitativo, mediante la cual se seleccionaron las diferentes tecnologías que en su conjunto,
conforman el sistema de tratamiento propuesto para la PTAR Canoas. Previamente, y con base en la
información disponible en estudios previos y otras fuentes secundarias, se realizó una proyección de
los caudales y cargas de diseño para la planta. En esta sección se presenta el resumen de las
actividades realizadas para el análisis de alternativas tecnológicas de tratamiento y los resultados y
conclusiones del mismo.
2.1 Objetivos del tratamiento Con base en las metas de descontaminación del río Bogotá, establecidas por el Ministerio del Medio
Ambiente (hoy Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible) en la Resolución 577 de 2000, la EAB
definió en las CTDI (numeral 5.5.2) los requerimientos de calidad del vertimiento de la PTAR Canoas
para las Fases I, II y III del tratamiento, los cuales se presentan en la Tabla 2-1.
Tabla 2-1 Límites del efluente exigidos para la PTAR Canoas
Parámetro Fase I.
Remoción con respecto al afluente
Fase II.
Concentración máxima del efluente
Fase III.
Concentración máxima del efluente
Demanda bioquímica de oxígeno, DBO5.
≥ 40% 30 mg/L 30 mg/L
Sólidos suspendidos totales, SST.
≥ 60% 30 mg/L 30 mg/L
Nitrógeno, N. --- --- 26 mg/L
Fósforo, P. --- --- 5 mg/L
Fuente: EAB. Invitación Pública No. ICSM-0654-2011. Tabla 5-1 de las Condiciones y Términos de la Invitación (CTDI)
2.2 Caudales y cargas de diseño Para proyectar los caudales y cargas de diseño para la PTAR, se utilizó información recopilada en el
Producto 1, información adicional suministrada por la EAB e información de la Secretaría Distrital de
Planeación, relacionada con el Plan de Ordenamiento Territorial de Bogotá (Decreto Distrital 364 del
26 de agosto de 2013). La estimación de los valores de caudales y cargas de diseño, se resumen en la
Tabla 2-2 y en la Tabla 2-3 respectivamente.
Sección 2 Análisis de alternativas tecnológicas para el tratamiento
2-2 PTAR Canoas P6 v01
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Tabla 2-2 Caudales propuestos para el diseño de la PTAR Canoas
Caudal (m3/s)
Promedio diario de aguas residuales 10,6 Promedio de aguas de dilución 5,4 Promedio diario total de aguas residuales 16,0 Máximo mensual 19,7 Pico horario 21,4 Mínimo diario 13,6 Caudal máximo diario de aguas combinadas 25,6 Máximo de aguas combinadas QMAC, dilución máxima a admitir en la PTAR 32,0
Tabla 2-3 Cargas propuestas para el diseño de la PTAR Canoas
Parámetro Carga media
(t/d) Factor pico
máximo mensual Carga máxima mensual (t/d)
Factor pico máximo diario
Carga máxima diaria (t/d)
DBO5 366 1,26 462 1,41 515
DQO 810 1,27 1.030 1,4 1.130
SST 339 1,14 386 1,47 497
SSV 238 1,22 290 1,49 354
Alcalinidad 310 1,13 350 1,19 369
NTK 97 1,24 120 1,40 135
Fósforo, PT 13 1,20 16 1,36 18
2.3 Etapa 1. Identificación de tecnologías candidatas Como primer paso, se realizó una validación de los procesos de tratamiento seleccionados por HMV
Ingenieros en el estudio de predimensionamiento de la PTAR Canoas realizado en 2008, la cual
concluyó que el tratamiento primario con asistencia química (TPQA) y el proceso de lodos activados,
eran las opciones viables para el tratamiento de la línea líquida en las Fases I y II, respectivamente.
A continuación, se investigaron los procesos unitarios y tecnologías que son utilizados a nivel mundial, en
plantas de tratamiento de tamaños y características similares a la PTAR Canoas. Para esto, se recopiló
información de 30 grandes plantas en todo el mundo, con un caudal medio superior a 7,0 m3/s, con el fin de
obtener información de tecnologías que están siendo utilizadas de manera exitosa en la actualidad.
Adicionalmente, se identificaron algunas tecnologías que, aunque no han sido utilizadas en plantas de
tamaño similar a la PTAR Canoas (p. ej. filtros biológicos aireados y BAF), o están en proceso de
implementación (caso de la hidrólisis térmica en la planta Blue Plains, de Washington D.C, USA), se
consideró apropiado incluirlas en el análisis, teniendo en cuenta sus características y posibilidades técnicas
o económicas. Como resultado de esta investigación, se seleccionó un abanico de opciones tecnológicas por
proceso unitario, que eventualmente pudieran ser implementadas en la PTAR Canoas. La lista de las
tecnologías candidatas se presenta en la Tabla 2-4.
.
Sección 2 Análisis de alternativas tecnológicas para el tratamiento
2-3 PTAR Canoas P6 v01
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Tabla 2-4 Tecnologías seleccionadas para llevar a la primera etapa del análisis de alternativas de tratamiento
Procesos unitarios Tecnologías
Línea de agua
Cribado medio
(8 mm ≤ Esp. ≤ 38 mm)
Rejas de impulso por cadena
Rejas reciprocantes
Rejas catenarias
Cribado fino (1,5 mm ≤ Esp. ≤ 6 mm)
Rejas de impulso por cadena
Placas perforadas
Rejas de escalera
Rejas de tambor
Rejas banda continua
Desarenación
Desarenador aireado
Vórtice
Ciclón (para desarenación de lodo primario)
Flujo horizontal
Tratamiento primario
Convencional
TPQA
Sedimentación de alta tasa
Tratamiento secundario
Lodos activados convencional
Lodos activados por alimentación escalonada
Lodos activados aireados con oxígeno de alta pureza
Filtros biológicos aireados (BAF)
Filtros percoladores
Remoción de nitrógeno
Filtros biológicos aireados (BAF) + filtros desnitrificadores
Lodos activados por medio de alimentación escalonada + Filtros desnitrificadores
Proceso Ludzack-Ettinger modificado - MLE
Proceso MLE + filtros desnitrificadores
Lodos activados por medio de alimentación escalonada
Lodos activados convencionales + Filtros desnitrificadores
Filtros percoladores + BAF
Remoción de fósforo Precipitación química
Proceso biológico
Desinfección
Hipoclorito de sodio
Cloro gaseoso
Luz ultravioleta
Línea de lodos
Espesamiento de lodo primario
Circulares por gravedad
Centrífugas
Filtro de banda por gravedad
Espesamiento de lodo secundario
Circulares por gravedad
Flotación con aire disuelto, DAF
Centrífugas
Filtro de banda por gravedad
Digestión anaeróbica Anaeróbica mesofílica (convencional)
Anaeróbica mesofílica (ácido/gas)
Sección 2 Análisis de alternativas tecnológicas para el tratamiento
2-4 PTAR Canoas P6 v01
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Procesos unitarios Tecnologías
Anaeróbica termofílica
Hidrólisis térmica + digestión anaeróbica mesofílica
Deshidratación de lodos digeridos
Centrífugas
Filtro prensa de banda
Filtro prensa de placas
Prensa rotatoria
2.4 Etapa 2. Evaluación preliminar de tecnologías Una vez identificadas las opciones tecnológicas candidatas por cada proceso, se procedió a una
evaluación preliminar cuyo propósito fue seleccionar al menos dos alternativas por proceso, de
acuerdo a lo solicitado en las CTDI. En este punto de la evaluación, se valoraron las posibles opciones
tecnológicas para el control de olores en la planta, las cuales corresponden a tecnologías de uso común
en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales similares a la PTAR Canoas.
Esta evaluación preliminar consistió en un análisis cualitativo tipo tamizado, el cual se aplicó con el fin
de establecer entre el conjunto de opciones iniciales y para cada proceso, aquellas tecnologías que
proporcionan las mayores ventajas para la PTAR Canoas. Los siguientes criterios fueron utilizados
para la evaluación:
Costos de inversión
Costos de operación y mantenimiento
Eficiencia del proceso
Confiabilidad
Flexibilidad
Requerimientos de espacio
Requerimientos de energía
Aspectos ambientales durante la operación (tráfico, ruido y olores ofensivos, entre otros)
Capacidad para manejo de requerimientos futuros
El conjunto de tecnologías seleccionadas en esta evaluación preliminar, se presenta en la Tabla 2-5.
Tabla 2-5 Tecnologías seleccionadas en la evaluación preliminar
Operaciones y procesos unitarios de tratamiento
Tecnologías
Línea de agua
Cribado medio
(8 mm ≤ Esp. ≤ 38 mm)
Rejas de impulso por cadena
Rejas reciprocantes
Cribado fino (1,5 mm ≤ Esp. ≤ 6 mm) Rejas de impulso por cadena
Placas perforadas
Desarenación Desarenador aireado
Sección 2 Análisis de alternativas tecnológicas para el tratamiento
2-5 PTAR Canoas P6 v01
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Operaciones y procesos unitarios de tratamiento
Tecnologías
Vórtice
Ciclón (para desarenación de lodo primario)
Tratamiento primario TPQA
Sedimentación de alta tasa
Tratamiento secundario
Lodos activados convencionales
Lodos activados por alimentación escalonada
Filtros biológicos aireados (BAF)
Filtros percoladores
Remoción de nitrógeno
Filtros biológicos aireados (BAF) + filtros desnitrificadores
Lodos activados por medio de alimentación escalonada + Filtros desnitrificadores
Lodos activado por medio de alimentación escalonada
Filtros percoladores + BAF
Remoción de fósforo Precipitación química
Proceso biológico
Desinfección Hipoclorito de sodio
Luz ultravioleta
Línea de lodos
Espesamiento de lodo primario Circulares por gravedad
Centrífugas
Espesamiento de lodo secundario Centrífugas
Filtro de banda por gravedad
Digestión anaeróbica Anaeróbica mesofílica (convencional)
Hidrólisis térmica + digestión anaeróbica mesofílica
Deshidratación de lodos digeridos Centrífugas
Filtro prensa de banda
Control de olores
Línea de agua/ Línea de lodos Biofiltros construidos
Depuradores químicos
2.5 Etapa 3. Evaluación final de tecnologías Las tecnologías seleccionadas en la evaluación preliminar fueron sometidas a una evaluación final más
detallada, con el fin de seleccionar aquellas que en su conjunto, conforman el sistema de tratamiento
de la PTAR Canoas, en sus tres fases. El procedimiento metodológico seguido para esta etapa final de
la evaluación de alternativas tecnológicas, incluyó las siguientes actividades:
Dimensionamiento de las unidades de tratamiento de cada alternativa tecnológica. Teniendo en
cuenta los objetivos de calidad del efluente definidos para cada fase del tratamiento, con base
en los caudales y cargas de diseño proyectados para la planta, y aplicando parámetros y
procedimientos de diseño que hacen parte de la práctica común en el campo del tratamiento de
aguas residuales, se realizó el dimensionamiento preliminar de las unidades de tratamiento
correspondientes a cada operación y proceso unitario, a partir del cual se definió el número de
unidades de tratamiento, la geometría de las estructuras y reactores principales, y las
dimensiones internas de cada unidad de tratamiento; igualmente, se efectuaron
consideraciones sobre la redundancia de unidades y equipos en la planta de tratamiento. El
Sección 2 Análisis de alternativas tecnológicas para el tratamiento
2-6 PTAR Canoas P6 v01
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dimensionamiento y operación de las distintas alternativas se corroboró mediante
modelaciones con software especializado.
Selección de tecnologías comunes a las alternativas de sistemas de tratamiento. Un conjunto de
tecnologías, como por ejemplo las correspondientes al tratamiento preliminar, desinfección del
efluente secundario, espesamiento de lodos crudos y deshidratación de lodos digeridos, se
considera que son comunes a todas las alternativas de sistemas de tratamiento que se
configuren para las Fases I, II y III de la planta. Dichas tecnologías fueron seleccionadas
mediante un análisis cualitativo, con base en criterios similares a los empleados en la etapa de
evaluación preliminar. En la Tabla 2-6 se relacionan las tecnologías seleccionadas mediante este
análisis.
Tabla 2-6 Tecnologías comunes a todas las alternativas de sistemas de tratamiento
Procesos unitarios Tecnologías
Línea de agua
Cribado medio
(8 mm ≤ Esp. ≤ 38 mm) Rejas de impulso por cadena
Cribado fino (1,5 mm ≤ Esp. ≤ 6 mm) Rejas de impulso por cadena
Desarenación Desarenador aireado
Ciclón (para desarenación de lodo primario)
Remoción de fósforo Combinación de procesos de precipitación química y biológico
Desinfección Hipoclorito de sodio
Línea de lodos
Espesamiento de lodo primario Circulares por gravedad
Espesamiento de lodo secundario Filtro de banda por gravedad
Deshidratación de lodos digeridos Filtro prensa de banda
Selección de tecnologías para tratamiento primario, secundario, remoción de nitrógeno y
digestión anaeróbica. Para la selección de las tecnologías correspondientes a estos procesos se
realizó una evaluación cuantitativa mediante un Análisis de Decisión de Criterio Múltiple
(ADCM), herramienta ampliamente utilizada para la evaluación de alternativas, que facilita la
toma de decisión por medio de un método sistemático de análisis. Los resultados obtenidos,
fueron los siguientes:
- Tratamiento primario: Con base en los resultados del ADCM, la alternativa de TPQA es la
más adecuada para implementar en la PTAR Canoas. Esta alternativa presenta ventajas
frente a la sedimentación de alta tasa en aspectos como los costos de inversión y el menor
requerimiento de productos químicos, lo que repercute directamente sobre los costos de
operación. Además, es una tecnología de alta confiabilidad, que ha sido utilizada
exitosamente en varias plantas de tratamiento de gran tamaño, tanto existentes como
nuevas, y tiene gran flexibilidad y relativa facilidad de operación.
- Tratamiento secundario y remoción de nitrógeno: Si se considera que en la Fase III del
tratamiento se debe realizar la remoción biológica de nutrientes, las tecnologías de
tratamiento para la Fase II deben analizarse desde esta perspectiva. Los resultados del
ADCM permitieron concluir que la alternativa de lodos activados con alimentación
escalonada o por pasos, es la opción más adecuada para implementar en la PTAR Canoas.
Esta alternativa presenta ventajas frente a las otras alternativas consideradas, en aspectos
Sección 2 Análisis de alternativas tecnológicas para el tratamiento
2-7 PTAR Canoas P6 v01
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como costos de inversión; costos de operación, principalmente por el hecho de no requerir
una fuente externa de carbono; confiabilidad, ya que es una tecnología que es utilizada
exitosamente en varias plantas de tratamiento de gran tamaño; flexibilidad y relativa
facilidad de operación.
- Digestión anaeróbica: Los resultados del ADCM muestran que la opción de incluir la
tecnología de hidrólisis térmica para pre-tratamiento del lodo antes de la digestión
anaeróbica convencional mesofílica, es la más adecuada para implementar en la PTAR
Canoas. Esta solución está acorde con la tendencia mundial actual en el manejo de lodos de
plantas de tratamiento de aguas residuales municipales, que considera maximizar los
potenciales beneficios del procesamiento del lodo, para lograr ventajas como por ejemplo,
la optimización del balance de energía en la planta y la obtención de un biosólido clase A,
con mayores posibilidades de aprovechamiento comercial. Otras ventajas de la
implementación de esta solución incluyen los menores requerimientos de volumen de los
digestores anaeróbicos y la menor producción de biosólidos, lo que finalmente redunda en
menores requerimientos de espacio y costos operativos y de mantenimiento más bajos que
cuando se considera solamente la digestión anaeróbica convencional mesofílica.
Selección de tecnología para control de olores. Una vez definidos los procesos de tratamiento y
áreas de la planta donde se requiere realizar el control de olores ofensivos, se establecieron
cinco sistemas de control considerando aspectos como la cercanía entre las unidades de
tratamiento, la cantidad de olor generado por proceso y la cantidad de aire a ser tratado.
Definidos los requerimientos de tratamiento de aire para cada sistema, y luego de dimensionar
las unidades de proceso para cada una de las tecnologías candidatas, biofiltros y torres de
depuración química, se realizó una evaluación técnica y económica de las dos opciones
tecnológicas. A partir de éste análisis, se recomendó el uso de biofiltros para tratar los olores
generados en la PTAR Canoas. Esta tecnología presenta ventajas frente a los depuradores
químicos en aspectos como los costos de inversión; costos de operación, ya que no requieren
químicos y la energía requerida es mínima; y, facilidad en la operación.
Adición del sistema de cribado de lodos. La implementación de la tecnología de hidrólisis
térmica como paso previo al proceso de digestión anaeróbica mesofílica, requiere un
pretratamiento del lodo crudo a través de un proceso de cribado. Con base en experiencias de
plantas con características similares en tamaño y complejidad a PTAR Canoas, se recomendó el
uso de tamiz rotatorio a presión. Esta tecnología ha sido utilizada de manera exitosa en varias
plantas de tratamiento (p. ej. Ringsend, en Irlanda y Blue Plains, en Washington DC, USA),
demostrando ser una de las tecnologías más robustas y adecuadas para llevar a cabo este
proceso.
Selección del sistema de cogeneración. El sistema de cogeneración está directamente
relacionado con la tecnología escogida para la digestión de los lodos. El análisis realizado para
motores de combustión interna y turbinas, dio como resultado el uso de motores como sistema
de cogeneración para la PTAR Canoas. Teniendo en cuenta los requerimientos del sistema de
digestión por THP, el sistema de cogeneración de la PTAR estará compuesto por
motogeneradores y calderas pirotubulares, dada la alta eficiencia del proceso en comparación
con las turbinas de gas. La baja eficiencia en la producción de energía térmica en los motores se
ve compensada por su alta eficiencia en la generación de energía eléctrica; sin embargo, para
cumplir los requerimientos de vapor de la THP, se usarán las calderas.
Sección 2 Análisis de alternativas tecnológicas para el tratamiento
2-8 PTAR Canoas P6 v01
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2.6 Tecnologías de tratamiento seleccionadas para la PTAR Canoas De acuerdo con el análisis de alternativas antes descrito, en la Tabla 2-7 se relacionan las tecnologías
que conforman el sistema de tratamiento para la PTAR Canoas.
Tabla 2-7 Tecnologías de tratamiento seleccionadas para la PTAR Canoas
Operación o proceso unitario Tecnología
Línea de agua
Cribado medio (8 mm ≤ Esp. ≤ 38 mm) Rejas de impulso por cadena
Cribado fino (1,5 mm ≤ Esp. ≤ 6 mm) Rejas de impulso por cadena
Desarenación Desarenador aireado
Tratamiento primario TPQA
Tratamiento secundario Lodos activados por alimentación escalonada
Remoción de nitrógeno Lodos activados por medio de alimentación escalonada, con zonas anóxicas
Remoción de fósforo Precipitación química + proceso biológico
Desinfección Hipoclorito de sodio
Línea de lodos
Desarenación de lodos primarios Hidrociclones
Espesamiento de lodo primario Espesadores circulares por gravedad
Cribado de lodos primarios Tamices rotatorios a presión
Espesamiento de lodo secundario Espesadores de banda por gravedad
Pre deshidratación de lodos Centrífugas
Digestión anaeróbica Hidrólisis térmica + digestión anaeróbica mesofílica
Deshidratación de lodos digeridos Filtro prensa de banda
Línea de gas
Control de olores Biofiltros construidos
Cogeneración Motogeneradores y calderas pirotubulares
3-1 Producto 6 V 01
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Sección 3
Sistema de tratamiento seleccionado
En esta sección se presenta una descripción general del sistema de tratamiento seleccionado y de las
dimensiones básicas de cada operación y proceso unitario. La descripción incluye los procesos de la
línea de agua y línea de lodo, los cuales harán parte de las diferentes fases del proyecto; también, los
sistemas de control de olores y el sistema de cogeneración eléctrica, como parte de la línea de gas.
3.1 Fase I La primera fase para la PTAR Canoas comprende un tratamiento primario con asistencia química
(TPQA), mediante el cual se espera una reducción del 40% de la carga de DBO5 y 60% de la carga de
SST. En la Figura 3-1 se muestra un diagrama de flujo con las operaciones y procesos unitarios de
tratamiento seleccionados por CDM Smith – INGESAM para esta fase.
3.1.1 Línea de agua
Las operaciones y procesos unitarios de la línea de agua que hacen parte de esta fase incluyen
tratamiento preliminar, conformado por cribado y desarenación; y, tratamiento primario, compuesto
por unidades de mezcla rápida mecánica y sedimentadores circulares a gravedad.
3.1.1.1 Tratamiento preliminar
3.1.1.1.1 Cribado medio y fino
La operación de cribado consiste en un cribado medio de 25 mm de espaciamiento, seguida de un
cribado fino de 6 mm de espaciamiento. La tecnología recomendada en ambos casos es con rejas de
rastrillo múltiple. El sistema trabajará en serie; es decir, que a cada reja de cribado medio le seguirá
una reja de cribado fino, instaladas ambas en un mismo canal. Se ha previsto una redundancia de n+2.
Los canales se dimensionaron con los tamaños comerciales más grandes disponibles, con el fin de
reducir requerimientos operativos y de mantenimiento. La redundancia propuesta cumple con el
criterio general exigido en las CTDI de n+1, para equipos. Las dimensiones y el número de unidades
para cada tipo de cribado se muestran en la Tabla 3-1 y en la Tabla 3-2.
Tabla 3-1 Características del cribado medio
Dimensionamiento
Número total de canales 12
Número de canales – stand by 2
Número de canales a operar 5 a 10 de acuerdo al flujo
Ancho de canal (m) 2,5 2,5 2,5 2,5
Espaciamiento (mm) 25 25 25 25
Tabla 3-2 Características del cribado fino
Dimensionamiento
Número total de canales 12
Número de canales – stand by 2
Número de canales a operar 5 a 10 de acuerdo al flujo
Ancho de canal (m) 2,5 2,5 2,5 2,5
Espaciamiento (mm) 6 6 6 6
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
3-2 Producto 6 V 01
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Figura 3-1 Diagrama de flujo del sistema de tratamiento de la PTAR Canoas para la Fase I
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
3-3 Producto 6 V 01
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3.1.1.1.2 Desarenación
La tecnología de desarenación recomendada para la PTAR Canoas consiste en desarenadores aireados.
Se definió esta opción considerando las altas eficiencias de remoción de arenas finas que tiene esta
tecnología, y además, por ser un proceso probado con éxito a nivel mundial en plantas de gran
tamaño. Cada uno de los canales de desarenado tendrá una configuración en “U”, lo que permite
reducir la longitud de los tornillos recolectores de arena a menos de 30 m, dimensión máxima
comercial en el mercado. Respecto al ancho del canal, éste es de aproximadamente 4,0 m. Ésta
configuración resulta más económica que duplicar el número de unidades para reducir la longitud a la
mitad; además, el sistema será más fácil de operar. En la Figura 3-2 se muestra un esquema de la
configuración del desarenador aireado.
Figura 3-2. Esquema de configuración del desarenador aireado
Fuente: CDM Smith – INGESAM, 2014
El proceso de desarenación aireada no tendrá unidades en redundancia. Las unidades de desarenación
aireada se dimensionaron con base en el caudal pico de tiempo húmedo (32 m³/s) y el sistema tiene
suficiente capacidad para tener una unidad fuera de servicio y mantener condiciones de operación
adecuadas. Las dimensiones y el número de unidades de desarenación se muestran en la Tabla 3-3.
Tabla 3-3 Características de las unidades de desarenación aireada
Dimensionamiento
Características de unidad y dimensiones
Número de unidades - requeridas 14
Largo unidades (m) 55
Profundidad (m) 5,0
Número de canales por unidad 2
Largo canal (m) 27,5
Ancho de canal (m) 4,0
3.1.1.2 Tratamiento primario
La tecnología recomendada para la Fase I de la PTAR Canoas es un tratamiento primario
químicamente asistido (TPQA), debido a su confiabilidad para alcanzar los niveles de remoción de SST
y DBO5 requeridos en las CTDI. El sistema está compuesto por unidades de mezcla rápida mecánica
donde tiene lugar el proceso de coagulación, seguidas de los tanques de sedimentación primaria
circulares. El proceso de floculación o mezcla lenta tendrá lugar en la entrada de los sedimentadores,
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
3-4 Producto 6 V 01
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ya que por cuestiones de distancia y recorrido, los flóculos producidos en una unidad independiente
tendrían alta probabilidad de romperse, lo que afectaría negativamente el proceso.
3.1.1.2.1 Mezcla rápida
Para llevar a cabo el proceso de coagulación se prevé unidades independientes de mezcla rápida con
agitadores mecánicos de hélice y dosificación de cloruro férrico como coagulante. Para el diseño
conceptual se adoptó una dosificación de cloruro férrico igual a 30 mg/L, con base en información
disponible de la operación de otras plantas de tratamiento similares a la PTAR Canoas (PTAR Salitre
en Bogotá, PTAR Cañaveralejo en Cali y PTAR Blue Plains en Washington DC, USA). Las características
de las unidades de mezcla rápida se presentan en la Tabla 3-4.
Tabla 3-4 Características de las unidades de mezcla rápida mecánica
Dimensionamiento
Características de la unidad y dimensiones
Número de unidades 4
Largo (m) 9,0
Ancho (m) 8,0
Profundidad (m) 5,0
3.1.1.2.2 Sedimentación primaria
Para llevar a cabo el proceso de floculación de manera adecuada, se prevé un punto de dosificación de
polímero en la caja de distribución de caudal que lleva el agua a los sedimentadores. Para el diseño
conceptual se adoptó una dosificación de polímero aniónico de 0,3 mg/L. Al igual que para el cloruro
férrico, esta dosificación se definió con base en la experiencia en otras plantas de tratamiento
similares a la PTAR Canoas. El proceso de sedimentación se llevará a cabo en tanques circulares, los
cuales tienen los siguientes equipos: estructura de disipación de energía (EDI), pantalla de floculación,
pantalla perimetral, barrelodos en espiral, brazos recolectores de nata y vertedero de salida. En la
Figura 3-3 se aprecia una vista esquemática de un tanque sedimentador circular y sus principales
componentes. En la Tabla 3-5 se presentan las principales características de los tanques
sedimentadores primarios dimensionados para la PTAR Canoas.
Figura 3-3 Esquema de un sedimentador primario convencional
Fuente: www.westech-inc.com
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
3-5 Producto 6 V 01
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Tabla 3-5 Características de los tanques de sedimentación primaria
Dimensionamiento
Dimensiones
Número de unidades 16
Diámetro por unidad (m) 50,0
Profundidad (m) 4,9
Para el proceso de sedimentación primaria no se prevé unidades en redundancia; sin embargo, se
verificó que el funcionamiento hidráulico cumpliera con los criterios de diseño recomendados en el
MOP 8 y Metcalf & Eddy operando con 15 unidades, es decir, (n-1).
3.1.2 Línea de lodos
3.1.2.1 Desarenación de lodo crudo
La tecnología de desarenación de lodos crudos seleccionada para la PTAR Canoas consiste en
hidrociclones con clasificadores de arena, los cuales se instalan en la línea de lodos provenientes del
proceso de sedimentación primaria. Los hidrociclones se proponen como medida para evitar el paso y
acumulación de arenas a las unidades de digestión y como redundancia de los desarenadores aireados
previstos en la línea de agua, en la cabecera de la planta. Las dimensiones y el número de unidades
para la operación de desarenación del lodo crudo, se presentan en la Tabla 3-6.
Tabla 3-6 Características de los hidrociclones para desarenación del lodo crudo
Dimensionamiento
Características de unidad y dimensiones
Número de hidrociclones 16
Número de clasificadores 8
Para la operación de desarenación de lodos crudos con hidrociclones no se consideró ninguna
redundancia, debido a que, de por sí, éste es un proceso redundante de la desarenación del agua
residual. Cada hidrociclón está conectado a un sedimentador primario específico y el sistema de
sedimentación primaria está diseñado para funcionar de manera adecuada, trabajando con n-1
unidades.
3.1.2.2 Espesamiento de lodo primario
El espesamiento del lodo primario se llevará a cabo en espesadores circulares por gravedad. Las
características, dimensiones y número de unidades del proceso de espesamiento de lodo primario, se
presentan en la Tabla 3-7.
Tabla 3-7 Características de espesadores de lodo primario a gravedad
Dimensionamiento
Características de unidad y dimensiones
Diámetro de cada espesador (m) 25
Profundidad (m) 4,3
Número de unidades (un) 6
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3.1.2.3 Cribado de lodos
El proceso de hidrólisis térmica tiene como prerrequisito un sistema de cribado de lodos, cuyo fin es el
de evitar la entrada de residuos plásticos, viruta de madera, textiles y proteger el proceso. Con base en
la experiencia en otros sistemas de tratamiento, CDM Smith – INGESAM determinó que la tecnología
más adecuada para esta operación de cribado de lodos es un tamiz rotatorio a presión. Éste funciona
con un tornillo que moviliza los lodos, y a su alrededor tiene una malla tamizadora con diferentes
espacios entre barras, por donde fluye el lodo a medida que pasa por el tornillo. Las dimensiones y el
número de unidades para esta operación se presentan en la Tabla 3-8.
Tabla 3-8 Características de las unidades para cribado de lodos
Dimensionamiento
Capacidad por unidad (mᶟ/d) 1.445
Diámetro del orificio - zona de presión (mm) 6
Diámetro del orificio - zona de cribado (mm) 6
Número de unidades totales 6
3.1.2.4 Pre-deshidratación
Otra operación requerida como paso previo al proceso de hidrólisis térmica, es la pre-deshidratación
del lodo crudo, con la cual se busca alcanzar concentraciones de lodo entre el 15% y 18%. Para esto, se
definieron unidades centrífugas con asistencia de polímero catiónico. De manera preliminar, se estimó
una dosificación de polímero de 4,5 kg por tonelada de lodo seco. En la Tabla 3-9 se presentan las
características de las unidades centrífugas previstas para esta operación.
Tabla 3-9 Características de unidades centrífugas para pre-deshidratación del lodo
Dimensionamiento
Capacidad por unidad (kg/h) 1.814
Número de unidades en operación 8
Número de unidades totales 10
3.1.2.5 Hidrólisis térmica
El proceso de hidrólisis térmica (THP, por sus siglas en inglés) es un proceso de pre-tratamiento del
lodo, previo a la digestión anaeróbica mesofílica, en el cual se hidroliza el lodo con vapor de alta
presión y elevadas temperaturas, para su posterior digestión. El proceso de hidrólisis térmica
desintegra las partículas de lodo creando un mezcla homogénea, menos viscosa y fácilmente digerible
en el proceso de digestión anaeróbica. La carga orgánica en los digestores puede ser el doble y el
tiempo de retención menor para un lodo hidrolizado que para un lodo sin hidrolizar. En términos
generales, la hidrólisis térmica consiste de tres procesos unitarios (despulpador, reactor y depósito de
expansión). Cada tren de tratamiento consta de un despulpador, cuatro reactores y un tanque de
expansión. En la Tabla 3-10 se presentan las características del proceso de hidrólisis térmica para la
primera fase de la planta.
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
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Tabla 3-10 Características del THP para la Fase I
Dimensionamiento
Capacidad por reactor (m³/d) 155
Número de trenes 3
Número de reactores, cuatro por tren 12
Número de despulpadores 3
Número de tanques de expansión 3
El proceso de hidrólisis térmica no cuenta con unidades de redundancia, debido a los altos costos de
inversión adicionales que esto implicaría. El dimensionamiento se realizó con base en el flujo máximo
de lodos a 14 días. En condiciones promedio, el sistema puede trabajar de manera adecuada con n-2
unidades. Adicionalmente, como redundancia del sistema se prevé que cada línea tenga un tanque
independiente de alimentación, calderas múltiples con capacidad de operar con biogás o gas natural
para asegurar el suministro de vapor, y bombas redundantes para alimentación de los procesos de
hidrólisis térmica y digestión anaeróbica mesofílica. Cada reactor y cada línea se pueden aislar y sacar
de servicio cuando sea necesario, sin afectar la operación del resto del proceso.
Debido a los altos costos de inversión que requiere la implementación del proceso de Hidrólisis
Térmica, en el Producto 3 se evaluó la posibilidad que incluir este proceso en la Fase II e implementar
un proceso de digestión anaeróbica convencional para la Fase I. Con base en el análisis presentando
este producto, se concluyó que implementar el proceso de digestión convencional en la Fase I y unos
de hidrólisis térmica en la Fase II no es conveniente teniendo en cuenta que implicaría costos
adicionales por cambio de sistemas ya instalado (p.ej. intercambiadores de calor) y habría que
abandonar infraestructura ya instalada (p.ej. unidades de digestión). Adicionalmente, no contaría con
los beneficios que el proceso de THP tiene como la producción de lodo clase A.
3.1.2.6 Digestión anaeróbica mesofílica
El proceso de digestión anaeróbica mesofílica se llevará a cabo en digestores cilíndricos, de acuerdo
con los resultados del análisis técnico y económico realizado por esta consultoría. Este tipo de tanque
digestor, en comparación con los de forma oval, presenta ventajas en los costos de inversión, facilidad
de operación y mantenimiento, vida de servicio de los materiales y la no dependencia de proveedores
especializados. En la Tabla 3-11 se presentan las características de los tanques digestores previstos
para la Fase I de la PTAR Canoas.
Tabla 3-11 Características de la digestión anaeróbica mesofílica para la Fase I
Dimensionamiento
Altura de cada digestor (m) 22,0
Diámetro de cada digestor (m) 27,0
Número de digestores totales 4
Número de unidades almacenamiento de lodo y de gas
2
Para el proceso de digestión no se previó redundancia. En condiciones promedio de operación, el
sistema puede trabajar de manera adecuada con n-1 unidades. Adicionalmente, se ha previsto la
construcción de dos tanques de almacenamiento de lodo digerido y de biogás para todas las fases de la
planta.
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
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3.1.2.7 Deshidratación de lodo estabilizado
La deshidratación del lodo estabilizado se realizará en filtros prensa de banda. A la entrada de cada
filtro prensa se prevé la aplicación de polímero para asistir en el proceso de deshidratación. Las
características de las unidades de deshidratación se muestran en la Tabla 3-12.
Tabla 3-12 Características de las unidades de deshidratación de lodos
Dimensionamiento
Capacidad por banda de 2m ancho (kg/h) 907
Número de unidades en operación 10
Número de unidades totales 12
El proceso de deshidratación se previó con una redundancia de n+2. Las unidades se dimensionaron
con los tamaños comerciales más grandes disponibles, con el fin de reducir requerimientos
operativos, de mantenimiento y repuestos.
3.2 Fase II La Fase II de la PTAR Canoas comprende la extensión de la planta a un tratamiento biológico
convencional, además de la desinfección del efluente antes de su descarga al río Bogotá. Como se
señaló anteriormente, el tratamiento biológico corresponde a un proceso de lodos activados en la
modalidad de alimentación escalonada o por etapas, mientras la desinfección se realizará con
hipoclorito de sodio, en un tanque e contacto de cloro. En la Figura 3-5 se muestra un diagrama de
flujo con las operaciones y procesos unitarios de la planta para las Fases II y III.
Al avanzar a esta segunda fase del tratamiento, muy probablemente se suspenderá la adición de
químicos en el tratamiento primario, y éste continuará operando de manera convencional, en los
mismos tanques sedimentadores dimensionados para la Fase I. Por esta razón, los sedimentadores
primarios fueron diseñados para la condición de operación sin adición de químicos.
3.2.1 Línea de agua
Las unidades de proceso de la línea de agua que hacen parte de esta fase del tratamiento en la PTAR
Canoas, incluyen los tanques de aireación, tanques de sedimentación secundaria y tanques de contacto
de cloro.
3.2.1.1 Tratamiento secundario
3.2.1.1.1 Tanques de aireación
Cada tanque de aireación tiene siete canales, de los cuales el primero es un selector anaerobio cuyo
objetivo principal es reducir el crecimiento de bacterias filamentosas para mejorar la
sedimentabilidad del lodo; los seis canales siguientes son aeróbicos. En la Figura 3-5 se aprecia un
esquema del tanque de aireación con sus siete canales y las entradas del flujo de agua residual. En la
Tabla 3-13 se presentan las características de los tanques de aireación para esta fase del tratamiento.
El proceso de lodos activados no cuenta con unidades de redundancia; sin embargo, las unidades se
dimensionaron para que operen en condiciones adecuadas cuando se tenga una unidad fuera de
servicio.
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
3-9 Producto 6 V 01
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Figura 3-4 Diagrama de flujo del sistema de tratamiento de la PTAR Canoas para las Fases II y III
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
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Figura 3-5 Esquema de un tanque de aireación para la Fase II del tratamiento
Tabla 3-13 Características de los tanques de aireación para la Fase II del tratamiento
Dimensionamiento
Tanques de aireación
Número de unidades totales 8
Largo por unidad (m) 89
Ancho por unidad (m) 76
Profundidad por unidad (m) 6,7
Canales por unidad 7
Ancho por canal (m) 10,9
Modo de operación de canales
Canal 1 Selector anaeróbico
Canal 2-7 Aeróbico
3.2.1.1.2 Sedimentación secundaria
La sedimentación secundaria se realizará en tanques circulares a gravedad, con equipos barrelodos
mecánicos. Los sedimentadores secundarios tienen los mismos componentes que los sedimentadores
primarios, con la adición de un anillo para asistir la evacuación del lodo secundario y evitar su
resuspensión. Las dimensiones y el número de unidades para sedimentación secundaria se presentan
en la Tabla 3-14.
Tabla 3-14 Características de los sedimentadores secundarios
Dimensionamiento
Características de sedimentadores secundarios
Número de unidades 16
Diámetro por unidad (m) 61,0
Profundidad (m) 5,2
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
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El proceso de sedimentación secundaria no cuenta con unidades en redundancia; sin embargo, se
verificó que su funcionamiento hidráulico cumpla con los criterios de diseño recomendados en el MOP
8 y Metcalf & Eddy, operando con 15 (n-1) unidades.
3.2.1.2 Desinfección
El proceso de desinfección recomendado para la PTAR Canoas es de cloración en un tanque de
contacto, con la adición de hipoclorito de sodio. El proceso está conformado por cuatro trenes de
tratamiento, cada uno con cinco canales. Para realizar el diseño conceptual se definió una
concentración de 8,0 mg/L, dosis obtenida con base en la información de operación de otras plantas
de tratamiento de características similares. En la Figura 3-6 se muestra un esquema del tanque de
contacto y en la Tabla 3-15 se presentan las dimensiones y el número de unidades que conforman el
proceso de desinfección.
Figura 3-6 Esquema del tanque de cloración
Tabla 3-15 Características del tanque de cloración
Dimensionamiento
Características y dimensionamiento
Número de trenes 4
Largo tren (m) 320
Número de canales por tren 5
Largo canal (m) 64
Ancho (m) 7,5
Profundidad (m) 3
El proceso de desinfección no cuenta con trenes de redundancia. Esta unidad se dimensionó para un
tiempo de retención de 15 minutos en condiciones de caudal máximo de tiempo húmedo (32 m3/s), y
de 30 minutos para condiciones de caudal promedio (16 m3/s). Con una unidad fuera de servicio, se
dispone del 75% de la capacidad total para llevar a cabo el proceso de desinfección.
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3.2.2 Línea de lodos
3.2.2.1 Espesamiento secundario
Para el espesamiento del lodo secundario se seleccionó la tecnología de espesadores de banda por
gravedad. Las dimensiones y el número de unidades para el sistema de espesamiento secundario se
presentan en la Tabla 3-16.
Tabla 3-16 Características de las unidades de espesamiento de lodo secundario
Dimensionamiento
Capacidad por banda de 3,0 m de ancho (kg/h) 1.160
Número de unidades en operación 9
Número de unidades totales 10
Para esta operación de espesamiento secundario se dispuso una redundancia de n+1. Las unidades se
dimensionaron con los tamaños comerciales más grandes disponibles, con el fin de reducir
requerimientos operativos, de mantenimiento y repuestos.
3.2.2.2 Unidades adicionales de la línea de lodos para la Fase II
Dada la configuración del sistema de tratamiento seleccionado para la PTAR Canoas, los procesos
unitarios para el manejo de lodos se mantienen a lo largo de las tres fases del proyecto, con excepción
del espesamiento secundario, que debe entrar en la Fase II, conjuntamente con el tratamiento
biológico. Sin embargo, el número de unidades de proceso si se incrementa, en la misma medida que
crece la producción de lodo.
A continuación, se enlistan los procesos y el número de unidades adicionales que se requieren para
manejar el incremento de lodos a tratar en la Fase II:
Pre-deshidratación: Para la Fase II, se requieren cuatro (4) unidades centrífugas adicionales
para un total de 14. Dos (2) unidades estarán de respaldo.
Hidrolisis térmica: Para la Fase II, se requieren ocho (8) reactores adicionales para un total de
20 reactores. Cada tren tiene capacidad de cuatro (4) reactores para un total de cinco (5) trenes
de hidrólisis térmica.
Digestión anaeróbica mesofílica: Para la Fase II, se requieren dos (2) digestores adicionales para
un total de seis (6) digestores y dos (2) tanques de almacenamiento de lodos.
Deshidratación: En Fase II, la cantidad de filtros prensa de banda requeridos aumentará a 16
por lo que se adicionarán cuatro (4) de los cuales dos (2) seguirán de respaldo.
3.3 Fase III La Fase III consiste en la extensión de la planta a un tratamiento con remoción de nutrientes
(nitrógeno y fósforo). En esta fase, el proceso de lodos activados se ampliará para llevar a cabo los
procesos de remoción de nutrientes.
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
3-13 Producto 6 V 01
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3.3.1 Línea de agua
En la línea de agua, la única adición con respecto a la Fase II, se refiere a la modificación del proceso de
lodos activados por alimentación escalonada, con zonas anóxicas.
En los tanques de aireación se prevé tener zonas aerobias y anóxicas para llevar a cabo los procesos
de nitrificación y desnitrificación. La principal ventaja del proceso de lodos activados seleccionado
para remover nitrógeno y fósforo, es que no requiere la adición de carbono externo (p.ej. metanol),
reduciendo así los costos de operación.
En cuanto a la remoción de fósforo, se requiere adicionar un proceso de precipitación química para
complementar las remociones que se alcanzan en el proceso biológico y alcanzar así, la concentración
requerida en el efluente final de la planta. La remoción biológica de fósforo realizada por los
organismos acumuladores de fósforo (OAF) se complementa con precipitación química por medio de
cloruro férrico. Para llevar a cabo el proceso de remoción de fósforo por precipitación química de
manera adecuada, se prevé de manera preliminar tener varios puntos de dosificación de FeCl3 entre
los cuales están los siguientes: rejas de cribado fino, tanques de mezcla rápida, al final de los tanques
de aireación y en la línea de retorno de los digestores anaeróbicos.
Para esta fase del tratamiento, la estructura de los tanques de aireación se mantiene igual que para el
tratamiento secundario; sin embargo, el número de unidades se incrementa a 24 y el modo de
operación se modifica, de acuerdo a lo mostrado en la Figura 3-7. Las dimensiones y el número de
unidades de aireación para la Fase III, se muestran en la Tabla 3-17.
Figura 3-7 Esquema del tanque de aireación para la Fase III
Tabla 3-17 Características de los tanques de aireación para la Fase III
Dimensionamiento
Tanques de aireación
Número de unidades - Diseño 23
Número de unidades - Total 24
Largo por unidad (m) 89,0
Ancho por unidad (m) 76,0
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Dimensionamiento
Profundidad por unidad (m) 6,7
Canales por unidad 7
Ancho por canal (m) 10,9
Volumen por canal (m³) 6.474
Modo de operación de canales
Canal 1 Selector anóxico con zona adicional anóxica y anaeróbica
Canal 2, 4 y 6 Aeróbico
Canal 3 y 5 Anóxicos
Canal 7 Anóxico y aeróbico
3.3.2 Línea de lodos
En la Fase III no se espera un aumento significativo en la producción de lodos, y el número de
unidades previstas para la Fase II tiene capacidad suficiente para manejar los lodos producidos en la
Fase III.
3.4 Control de olores Para el control de olores ofensivos que se generan en diferentes puntos de la planta, se recomendó el
uso de biofiltros. Con base en los procesos de tratamiento recomendados, se establecieron cinco (5)
sistemas de control de olores:
1. Sistema de cribado y canales de conducción
2. Desarenadores aireados
3. Unidad de mezcla rápida y canales de conducción
4. Sedimentadores primarios
5. Unidades de la línea de lodos, incluyendo los espesadores a gravedad y las unidades de
deshidratación
Cada sistema de control de olores está compuesto por cubiertas en las unidades generadoras, un
sistema de extracción y transporte de aire, y un sistema de tratamiento por medio de biofiltros. Todos
los sistemas, con excepción de la unidad de desarenación aireada, se dimensionaron teniendo en
cuenta 12 cambios de aire por hora. En la Tabla 3-18 se presentan las características de las unidades
dimensionadas para cada uno de los cuatro sistemas de la línea de agua, y en la Tabla 3-19 las
características de las unidades para la línea de lodos.
Tabla 3-18 Características de los biofiltros para control de olores - línea de agua
Dimensionamiento
Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema 4
Número de unidades 2 2 2 8
Ancho de la unidad (m) 12 17 8,5 19
Largo de la unidad (m) 12 17 8,5 19
Profundidad lecho filtrante (m) 0,9 0,9 0,9 0,9
Altura de la cámara de aire (m) 0,5 0,5 0,5 0,5
Sección 3 Sistema de tratamiento seleccionado
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Tabla 3-19 Características de los biofiltros para control de olores - línea de lodos
Dimensionamiento
Espesador por
gravedad Centrífuga
Número de unidades requeridas 2 2
Ancho de la unidad (m) 19,5 9
Largo de la unidad (m) 19 9
Profundidad lecho filtrante (m) 0,9 0,9
Altura de la cámara de aire (m) 0,5 0,5
3.5 Sistema de cogeneración Como se señaló anteriormente, el sistema de cogeneración comprende el uso de motogeneradores y
calderas pirotubulares. Las características del sistema de cogeneración eléctrica se presentan en la
Tabla 3-20.
Tabla 3-20 Producción de energía. Cogeneración para las Fases I y II
Unidad Fase I Fase II
Producción media de biogás con THP m3/d 85.000 156.000
Biogás utilizado en calderas para producción de vapor para la THP
m3/d 34.000 51.000
Biogás disponible para generación de energía eléctrica
m3/d 51.000 105.000
Energía eléctrica generada (potencial) a partir del biogás de entrada
kW 5.500 11.400
Consumo nominal de biogás por motor m3/d 27.400 27.400
Capacidad de generación eléctrica por motor (nominal)
kW 3.020 3.020
Número de motores Un 3
(2 en servicio; 1 de respaldo)
5
(4 en servicio; 1 de respaldo)
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Sección 4
Análisis de alternativas de layout y recomendación
A partir de la definición del sistema de tratamiento para la PTAR Canoas, se desarrollaron dos
alternativas de layout en el sitio previsto para la construcción de la planta de tratamiento. En la
definición de alternativas de layout, se tuvieron en cuenta las características físicas del sitio de la
PTAR (localización, topografía, geotecnia, geografía, hidrología e infraestructura), la posible posición
de la estación elevadora de aguas residuales Canoas (EEARC), y la secuencia de los procesos
seleccionados para el tratamiento de las aguas residuales. Otras consideraciones, como por ejemplo la
funcionalidad de la distribución, accesibilidad, movilidad, flexibilidad en caso de requerirse espacios
para operación y mantenimiento, y aspectos ambientales como la generación de olores y sus posibles
impactos ambientales.
4.1 Descripción de las alternativas En la Figura 4-1 se presenta un plano con la Alternativa 1 de layout, cuyas principales características
son las siguientes:
La EEARC no hace parte del contrato actual de CDM Smith - INGESAM; sin embargo, para esta
alternativa, se propone su localización en el costado centro-occidental del terreno, sobre el
interceptor Tunjuelo – Canoas (ITC).
El desarrollo de la PTAR, en sus diferentes fases, se da en sentido transversal del predio, en
dirección oeste - este y con una pendiente media del terreno, moderada.
Las estructuras y equipos de la Fase I se encuentran concentrados en la parte occidental de la
planta; la EEARC y el pretratamiento en la zona más alta del terreno, lo que implica mayor costo
de excavación o, en su defecto, mayor costo de energía de bombeo.
Simetría entre los sedimentadores primarios, tanques de aireación y sedimentadores
secundarios, lo que permite una buena distribución del agua residual.
La zona de manejo de lodos, espesadores, tanque de almacenamiento, digestores y edificio de
deshidratación, entre otros, se encuentra al norte del predio, equidistante de los
sedimentadores primarios y secundarios y alejada de la Avenida Perimetral de la Sabana y de la
cabecera municipal de Soacha.
Se dispone de espacio suficiente para control de olores en las áreas de tratamiento preliminar,
primario y en la zona de manejo de lodos.
Sección 4 Análisis de alternativas de layout y recomendación
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Figura 4-1 Alternativa 1 de layout en el terreno de Canoas
Sección 4 Análisis de alternativas de layout y recomendación
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En la Figura 4-2 se muestra un plano con la Alternativa 2 de layout, cuyas principales características
son las siguientes:
Como en la primera alternativa, aunque la EEARC no hace parte del diseño que adelanta esta
consultoría, para esta alternativa se propone su localización en el costado norte del terreno,
también sobre el interceptor Tunjuelo – Canoas (ITC).
El desarrollo de la PTAR se prevé en el sentido norte a sur del lote.
La EEARC y estructuras de pretratamiento se encuentran en el norte del predio, en niveles de
terreno bajos (volúmenes de excavación bajos). El flujo EEARC–tratamiento preliminar–mezcla
rápida–sedimentación primaria, se orienta de norte a sur. Por consiguiente, el agua residual
fluye en dirección oeste - este por los tanques de aireación, y en dirección este - oeste en los
sedimentadores secundarios y tanque de cloración.
Los sedimentadores primarios y secundarios se distribuyen en cuatro (4) cuadrados de cuatro
(4) tanques cada uno, promoviendo un funcionamiento hidráulico homogéneo y una
distribución equitativa de agua a cada sedimentador.
La Fase I se encuentra al costado occidental del lote, en la base de una colina de 7,0 m de altura.
Esto reduce costos constructivos en las primeras etapas y deja espacios considerables para
control de olores o expansión del tratamiento de lodos, en caso de requerirse.
La zona de manejo de lodos, espesadores, tanque de almacenamiento, digestores y edificio de
deshidratación, se ubica al occidente del predio, cerca de sedimentadores primarios y de la
Avenida Perimetral de la Sabana.
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Figura 4-2 Alternativa 2 de layout en el terreno de Canoas
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4.2 Evaluación técnico-económica de alternativas de layout Se llevó a cabo una evaluación técnico-económica de las alternativas de layout con el fin de identificar
y recomendar cuál de las propuestas resulta una mejor opción para la PTAR Canoas. La evaluación se
realizó por medio de un análisis de decisión de criterio múltiple (ADCM), en el cual se evaluaron
criterios técnicos, económicos, ambientales y sociales de cada alternativa.
Los criterios se definieron con base en los objetivos generales del proyecto. La aplicabilidad de estos
criterios se analizó teniendo en cuenta las condiciones técnicas y económicas específicas del proyecto.
En la Tabla 4-1 se relacionan los criterios identificados inicialmente para el análisis; después de una
evaluación preliminar, algunos de dichos criterios (señalados con letra de color rojo) se descartaron
teniendo en cuenta que no se encontraron diferencias significativas entre las dos alternativas
evaluadas.
Tabla 4-1 Criterios de evaluación para ADCM
Objetivo Criterios ADCM
Disminuir costos de operación y mantenimiento PTAR
Costos de operación y mantenimiento
Disminuir costos de operación y mantenimiento EEAR
Valor presente neto (VPN) de bombeo de agua residual
Costos de inversión los más bajos posibles Costos de inversión no comunes
Adaptabilidad a requerimientos futuros Área disponible para futura expansión en caso de requerimientos más exigentes
Facilidad de construcción PTAR Facilidad de construcción en las diferentes fases de la PTAR
Facilidad de construcción EEARC Condición del subsuelo en lugar de la estación
Facilidad de construcción EEARC Facilidad de construcción de manera simultánea con PTAR
Requerimientos de espacio los más bajos posibles Requerimientos de espacio
Mitigación de aspectos ambientales y sociales Distancia de unidades de generación de olores a zona poblada
Se calculó y cuantificó cada uno de los criterios finalmente adoptados para el ADCM. Los resultados
obtenidos se presentan en la Tabla 4-2.
Tabla 4-2 Resultados criterios de evaluación ADCM
Alternativa 1 Alternativa 2
VPN de bombeo de agua residual (Millones de COP)
$ 174.000 $ 170.000
Costos de inversión no comunes (Millones de COP)
$ 242.400 $ 251.300
Área disponible para futura expansión en caso de requerimientos más exigentes (m²)
43.400 128.000
Construcción de fases del tratamiento
Disponibilidad de área limitada al igual que vía de acceso
Disponibilidad de área suficiente y hay facilidad para la vía de acceso
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De acuerdo a los resultados del ADCM, se encontró que la Alternativa 2 tiene ventajas sobre la
Alternativa 1 en aspectos como el VPN del bombeo de aguas residuales, la disponibilidad de área para
expansión futura, y la facilidad de construcción en las diferentes fases de la PTAR. Por estas razones,
CDM Smith – INGESAM recomienda la Alternativa 2 de layout para ser implementada en la PTAR
Canoas.
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Sección 5
Costos de la alternativa seleccionada
En esta sección se presenta un resumen de los costos de inversión, operación y mantenimiento para la
alternativa seleccionada de tratamiento y layout. Los costos corresponden a precios de diciembre de
2013, y su detalle puede encontrarse en los informes de los Productos 4 y 5.
5.1 Costos de inversión En la Tabla 5-1 se presenta el resumen general de los costos de inversión por fase de tratamiento, para
la alternativa seleccionada. Los costos de inversión se dividen en los siguientes grupos:
Obras civiles: Compuesto por 1) obras de adecuación del sitio donde se incluyen obras
preliminares, conducciones, cerramiento, vías de acceso, drenajes y aguas lluvia, y
empradización; 2) obras del sistema de tratamiento donde se incluyen las obras civiles
relacionadas con los procesos unitarios del sistema; y 3) edificios, que incluyen el edificio de
administración, laboratorio, edificio de mantenimiento, porterías y edificio de la sub-estación
eléctrica principal de la PTAR.
Instalaciones eléctricas: compuesto por los costos de suministro, montaje, prueba y puesta en
servicio de la línea de alta tensión, sistema de distribución de media y baja tensión, y
subestaciones unitarias, y los equipos de cogeneración.
Equipos: compuesto por los equipos electromecánicos de los procesos unitarios que hacen
parte del sistema de tratamiento. Se incluyen los costos de compuertas, bombas agitadores y
equipos de laboratorio.
Tabla 5-1 Resumen de costos de inversión para la alternativa seleccionada
Inversión inicial Costos (millones COP)
Fase I Fase II Fase III
Obras civiles
Obra civil - (adecuación del sitio) 91.300 101.000 59.100
Obra civil - (sistema de tratamiento)* 176.000 216.000 181.000
Edificios 32.400 3.600 1.500
Total costos de obras 299.700 320.600 241.600
Instalaciones eléctricas
Subestaciones e instalaciones eléctricas 48.000 33.300 23.300
Cogeneración 26.700 20.200 -
Total costo de instalaciones eléctricas 74.700 53.500 23.300
Equipos
Equipos electromecánicos 413.000 296.000 72.800
Instrumentación y control, 5% EE 20.700 14.800 3.640
Total costo de equipos 433.700 310.800 76.500
Total costos de inversión 808.100 684.900 318.100
Sección 5 Costos de la alternativa seleccionada
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Tabla 5-2 Costo de inversión incluyendo AIU, diseños e interventoría, alternativa seleccionada
Ítem Fase I
Millones COP
Fase II
Millones COP
Fase III
Millones COP
Costo directo por fase 808.100 684.900 318.100
Diseño (4,5%) - 30.820 14.300
Administración, utilidad (25%) 202.000 171.000 79.500
Imprevistos (25%) 202.000 171.000 79.500
Interventoría (5%) 40.400 34.300 15.900
Total 1.252.500 1.092.000 507.300
* Nota: Incluye costo de biofiltros
5.2 Costos de operación y mantenimiento En la Tabla 5-3 se presenta un resumen de los costos de operación y mantenimiento por fase de
tratamiento. Estos costos incluyen el componente de costos fijos y el de costos variables.
Tabla 5-3 Resumen de costos de operación y mantenimiento por fase de tratamiento para la alternativa seleccionada
Operación y mantenimiento Fase I
millones COP/Año
Fase I + II millones COP/Año
Fase I + II + III
millones COP/Año
Costos fijos
Personal 6.980 12.300 12.200
Mantenimiento obra civil, 0,5% OC 1.440 2.900 4.000
Mantenimiento instalaciones eléctricas, 2% CIE 1.500 2.570 3.040
Mantenimiento equipo electromecánico, 5% EE 20.650 35.450 39.090
Mantenimiento instrumentación y control, 7% I&C 1.020 1.910 2.170
Total costo fijos 31.590 55.130 60.500
Costos variables
Energía 12.600 60.600 85.900
Insumos químicos 40.400 43.800 54.000
Disposición de sólidos 6.885 8.750 9.680
Total costo variables 59.900 113.150 159.580
Total costos de O&M, millones COP/año 91.490 168.280 210.080
Costo unitario de O&M COP/m3 181 334 416
Nota: Los costos de energía incluidos en esta tabla no incluyen los relativos a la EEARC. Los costos de la Fase II incluyen los de la Fase I, y los de la Fase III incluyen los de las Fases I y II. Por el nivel de precisión los valores han sido redondeados.
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Sección 6
Conclusiones relevantes del análisis de alternativas
De acuerdo con los resultados de los distintos productos que hacen parte del análisis de alternativas
(Productos 1 al 6), se definió el sistema de tratamiento para la PTAR Canoas en sus tres fases, es decir,
tratamiento primario, secundario y terciario para remoción de nutrientes. En esta sección se presenta
una compilación de las principales conclusiones que arrojó esta primera parte del contrato para el
diseño de la PTAR Canoas.
Es importante resaltar que la localización de la estación elevadora de aguas residuales, EEAR,
Canoas se encuentra ligada a la disposición propuesta para la PTAR Canoas por esta consultoría.
Por lo tanto el diseñador de la EEAR deberá considerar la ubicación de acuerdo con lo
presentado.
Se confirmó el tratamiento primario químicamente asistido (TPQA) como proceso viable para
alcanzar las remociones de DBO5 y SST exigidas en la Fase I.
Dada la condición de alcantarillado combinado que se tiene en buena parte del área tributaria a
la PTAR Canoas, y con base en la experiencia en otras plantas de tratamiento a nivel nacional, se
esperan altas cargas de arena en el afluente a la PTAR Canoas. En consecuencia, CDM Smith –
INGESAM ha recomendado que la remoción de arenas se realice en dos etapas: inicialmente en
la línea de aguas, en la cabecera de la planta, y posteriormente en la línea de lodos, antes del
proceso de espesamiento del lodo primario. La implementación de esta operación de cribado en
la línea del lodo crudo, sirve como medida de protección para evitar el ingreso de arena fina a
los digestores, lo cual ha sido uno de los problemas operativos más significativos en las tres
grandes plantas de tratamiento existentes en el país (Salitre, en Bogotá; San Fernando, en
Medellín; y, Cañaveralejo, en Cali).
Una evaluación específica realizada por CDM Smith – INGESAM para la PTAR Canoas, muestra
que los sedimentadores primarios circulares tienen ventajas sobre los rectangulares,
particularmente por tener menores costos de inversión, menores costos de reposición de
equipos, y menores costos de operación y mantenimiento.
Aunque en la Fase I se implementará el TPQA con el fin de obtener las remociones de DBO5 y
SST exigidas, los tanques sedimentadores primarios fueron diseñados para la condición sin
adición de químicos, como posiblemente operen en la Fase II, cuando se acometa el tratamiento
biológico para llegar a 30 mg/L de DBO5 y SST en el efluente de la planta.
El proceso de lodos activados en la modalidad de alimentación escalonada o por etapas, resultó
ser la solución óptima para la Fase II, dado que desde el punto de vista técnico y económico es la
mejor opción para extender el tratamiento biológico secundario a remoción de nutrientes, en la
Fase III.
La información disponible hasta la fecha sugiere concentraciones de nitrógeno total bastante
altas, comparadas con las típicas de aguas residuales domésticas. Por esta razón, mientras
operan las Fases I y II de la planta, se debe realizar un intenso monitoreo del afluente a la PTAR,
con el fin de tener un conocimiento exacto de las características del agua residual a tratar y,
Sección 6 Conclusiones relevantes del análisis de alternativas
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particularmente, de datos estadísticos sobre las concentraciones reales de nitrógeno y sus
variaciones.
Los procesos seleccionados para remoción de nitrógeno y fósforo, están asociados directamente
con la concentración en el agua residual cruda y la calidad del efluente, exigida en los términos
de referencia. Si una o ambas condiciones cambian, se deberá revisar el diseño conceptual
propuesto por CDM Smith – INGESAM, en el futuro, cuando se aborde la ingeniería de detalle de
la Fase III.
La digestión anaeróbica mesofílica resultó ser la mejor opción para estabilización de los lodos
de la PTAR Canoas. De acuerdo con lo solicitado en las CTDI, CDM Smith – INGESAM llevó a cabo
una evaluación técnica y económica de la opción de implementar un proceso de hidrólisis de la
materia orgánica presente en los lodos, antes de ingresar a los digestores, con miras a aumentar
la eficiencia del proceso de digestión. En este sentido, se evaluó la viabilidad del proceso de
hidrólisis térmica, encontrando que su implementación tiene ventajas significativas para la
PTAR Canoas, entre las cuales se mencionan:
- Mayor eficiencia energética
- Menor producción de biosólidos
- Produce biosólidos clase A, con mayor posibilidad de aprovechamiento
- Minimiza el impacto ambiental por olores ofensivos de los biosólidos, debido al grado de
estabilización que éstos alcanzan
- Se reducen los costos de O&M, frente a la opción de realizar únicamente digestión
anaeróbica convencional mesofílica.
Se definió que la planta tendrá sistemas de control de olores en todas las operaciones y
procesos unitarios donde la producción de olores ofensivos sea significativa. En este sentido, se
establecieron cinco sistemas de control, en áreas que incluyen las operaciones de cribado y
desarenación, y los procesos de sedimentación primaria, espesamiento de lodos primarios y
deshidratación de lodos digeridos.
Teniendo en cuenta los requerimientos del sistema de digestión por THP, el sistema de
cogeneración de la PTAR estará compuesto por motogeneradores y calderas pirotubulares,
dada la alta eficiencia del proceso en comparación con las turbinas de gas. En la Fase I se
instalarán tres motogeneradores de 3,02 MW, de los cuales dos estarán en servicio y uno
servirá de respaldo; además, una caldera pirotubular. En la Fase II se agregarán dos máquinas,
para un total de cinco motogeneradores, cuatro de los cuales estarán en servicio y uno servirá
de respaldo; adicionalmente se instalará una nueva caldera.
Durante el tratamiento del agua residual en los diferentes procesos se generarán subproductos
o residuos tales como: arena, lodos y agua tratada; los cuales serán manejados y dispuestos
apropiadamente acorde con la normatividad vigente y con los términos de referencia de este
proyecto.
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Bibliografía Sección 7
CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
asistencia química. Producto 1: Recopilación y análisis de la información existente. Contrato No. 1-02-
25500-0690-2011. Versión 2. Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, ESP: Bogotá, 2013.
CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
asistencia química. Producto 2. Estudios Preliminares de Campo. Volumen 1 de 4: Informe de
levantamiento topográfico detallado del sitio de la PTAR Canoas. Contrato No. 1-02-25500-0690-
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CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
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evaluación geotécnica preliminar. Contrato No. 1-02-25500-0690-2011. Versión 2. Empresa de
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CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
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Propagación-Comunicación. Contrato No. 1-02-25500-0690-2011. Versión 2. Empresa de Acueducto,
Alcantarillado y Aseo de Bogotá, ESP: Bogotá, 2014.
CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
asistencia química. Producto 2. Estudios Preliminares de Campo. Volumen 4 de 4: Medición de
resistividad de tierra y estudios preliminares para la línea de alimentación eléctrica. Contrato No. 1-
02-25500-0690-2011. Versión 2. Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá, ESP:
Bogotá, 2014.
CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
asistencia química. Producto 3: Diseño Conceptual. Contrato No. 1-02-25500-0690-2011. Versión 2.
Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá, ESP: Bogotá, 2014.
CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
asistencia química. Producto 4: Costos de inversión, de operación y mantenimiento de alternativa.
Contrato No. 1-02-25500-0690-2011. Versión 2. Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de
Bogotá, ESP: Bogotá, 2014.
CDM Smith-INGESAM. Realizar el diseño a nivel de ingeniería de detalle de la planta de tratamiento de
aguas residuales de “Canoas” en los componentes asociados al sistema de tratamiento primario con
asistencia química. Producto 5: Dimensionamiento de alternativas. Contrato No. 1-02-25500-0690-
2011. Versión 2. Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá, ESP: Bogotá, 2014.